低碳制造理論下機械制造論文
前言：本站為你精心整理了低碳制造理論下機械制造論文范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。
1.1低碳制造理論的含義及其技術內涵
本質上，低碳制造是以對各種資源最大化的利用與能源最小化消耗綜合考慮為前提的一種現代制造模式；它是將實現低碳生產，并確保機械生產與保護生態環境相統一作為目的的。為了達到這個目的，在整個生產的過程中，每個生產環節，特別是資源利用、物流運輸、生產制造以及機械生產的各個階段，都必須采取行之有效的策略盡可能地提高資源利用率及強化節能減排。低碳機械制造技術是在傳統的機械制造技術上發展而來的。同時，它又將節能、降耗以及環保觀念有機結合起來。低碳機械制造技術的出現，對于整個機械制造行業而言，有著重要的意義，起到了改進和優化機械制造的作用。經過近幾年的發展，低碳制造技術已取得了一定的成就，其本身的內涵也越來越豐富。目前，低碳制造技術的內涵主要包括以下幾個方面：
1.1.1清潔能源技術的應用
目前，清潔能源的利用技術主要包括太陽能技術、沼氣能技術、風能技術、水能技術、生物質技術以及潮汐發電技術等。這些技術的利用，不僅減少了以石油、煤炭為主的傳統能源的消耗，而且也大大降低了污染的排放量，保護了生態環境。
1.1.2低碳制造設計技術
低碳制造設計技術是以具體生產流程、模型的設計以及方法作為著眼點的，它包含了多個領域。目前，低碳制造設計技術主要包括以下幾個方面：低碳制造的設計原則與方法，低碳制造設計的評價基礎與流程、低碳制造設計的標準、低碳制造設計的優化模型以及低碳制造設計的數據庫等。
1.1.3低碳制造技術
對于發展低碳生產戰略而言，低碳制造技術是其關鍵所在。究其原因，主要是低碳制造技術是針對實際機械生產過程的。目前，低碳制造主要包括的工藝主要有制造工藝低碳化、制造過程中的低碳技術以及車間低碳技術優化等。具體而言，低碳制造技術主要表現為對廢棄物的處理和循環利用，其大致由污水、廢氣以及報廢產品等處理技術組成。
1.1.4碳匯技術
所謂“碳匯技術”是指通過碳捕捉技術將大氣層中的有關產業所生產的二氧化碳分離出來，并借助相關碳儲存手段將其封存到與大氣相隔絕的地方的一種技術。目前，我國的碳捕捉技術相對而言較為成熟，但碳儲存技術還需要對其進行進一步的研究。碳匯技術主要由兩部分組成，即煤炭的捕獲技術和煤炭的掩埋技術。
1.2低碳機械制造體系
低碳機械加工制造可以被看成是從系統資源和生產過程中釋放濃度較低的二氧化碳的過程。目前，在生產制造、資源利用、物流運輸以及產品使用或報廢等領域，低碳制造均有涉及。在實際生產過程中，通過采取有效方法提高資源的利用率，并在物流運輸、生產制造等環節中強化節能減排，以此來達到最終目標———低碳。低碳制造的綜合評估標準指標有三個，即資源的利用率、能源的消耗和碳排放量。低碳制造技術的內容較為豐富，其評價模型主要由低碳設計技術、低碳設計的方法與原則、低碳評價數據庫以及低碳技術的評價方案共同構成。低碳制造的體系結構主要由三個方面的內容構成，即產品低碳設計、生產過程低碳化和低碳能源與原材料的開發。其中，低碳產品設計由輕量化設計、模塊化設計和生態化設計這三個方面構成，低碳生產過程由加工設備、加工工藝和生產管理這三個方面構成，而低碳資源與原材料開發則由原材料和能源這兩個方面構成。
2低碳制造理論
在機械造行業中的技術應用一般情況下，機械產品設計是以實現經濟效益的最大化并使產品的功能、性能及質量得以保證來作為設計目標的。但是，隨著人們的環境保護意識和資源節約意識的不斷提高，對機械產品提出了更高層次的要求。因此，對機械產品進行設計時，還必須盡可能地符合“低碳”的標準。加之，對于降低能源消耗而言，機械產品設計起到了關鍵性的作用。故而，分析和探討低碳制造理論中的產品低碳設計，對于降低能源消耗與提高能源利用率和找出環境影響因素與保護生態環境方面而言，有著非常重大的意義。而要想充分發揮低碳機械制造技術應用的作用，就必須將其不斷應用到實踐中去。同時，只有在實踐中，低碳制造技術才能夠得到進一步的發展和完善，以此來提高資源的利用率和加強節能減排，從而減少對能源的消耗和環境的污染，進而實現經濟的可持續發展。下面，本文主要對產品低碳設計中的三個方面在實踐中的應用進行具體的分析：
2.1輕量化設計
輕量化設計是一種將產品的重量、成本、性能以及配套設備等要素綜合考慮的優化設計方法。目前，輕量化設計已被廣泛應用到機械、船舶、火車、軍事及汽車等領域，尤其是在機械產品的設計中應用最為廣泛。究其原因，主要是輕量化設計具有無可比擬的優勢。其優勢具體表現為以下幾點：一是，能夠減少原材料和產品加工、安裝、運輸、調試以及產品運行使用過程中的能源消耗，從而有利于提高資源的利用率；二是，能夠降低能源資源與原材料在生產過程中所產生的碳排放量和產品在運行使用過程中所產生的污染物排放量，從而有利于生態環境的保護；三是，能夠降低噪聲，從而極大地減少了噪聲污染。同時，在對產品進行輕量化設計時，應注意保證機械產品使用的可靠性和性能。例如，德國汽車廠商奧迪公司于2007年推出的新一代奧迪TT跑車就很好地體現了輕量化設計的優點。在生產這款跑車時，該公司充分應用了新工藝與技術，將鋼材的強度與輕質鋁合金材料的優點很好地結合起來，從而使得這兩種材料的優勢均得以充分發揮出來。這不僅大大減輕了車體的重量，而且也提高了公司的經濟效益。同時，這還大大減少了跑車在使用過程中所產生的尾氣排放量，并有助于能源的節省，帶來了較好的環境效益。
2.2模塊化設計
機械產品的模塊化設計是一種較為先進的機械產品設計方法。先根據功能的不同，我們可以將整個模塊化設計系統分為若干個不同的模塊。然后再根據具體的實際情況和機械產品設計的需要，通過對不同模塊進行優化組合或整合而獲得不同品種或規格的機械產品。目前，隨著“低碳時代”的到來，機械產品的模塊化設計已被廣泛應用到機械、軍事、電子、航空及航天等領域。之所以要對機械產品各功能單元進行模塊劃分，其主要原因是因機械產品存在大量的非功能性單元而造成機械資源、能源的大量浪費和產品在實際使用過程中的不便。這不僅對機械的運行和維護造成嚴重的影響，而且也阻礙了經濟的可持續發展。加之，當前很難用一個固定的標準來對機械制造產品中的非功能單位進行衡量。因此，必須對機械產品中的每個功能性單元進行模塊化劃分，并以評估劃分后模塊的方式來實現降低能源消耗與資源消耗的目的，從而最終達到在保證設備功能性能和可靠性的基礎上實現能源、資源節約的最大化。此外，要想使低碳生產技術得以更新和發展，還必須對企業應用低碳制造技術后的成效進行檢查和驗收。例如：德國Index公司所開發的復合型生產加工機械設備，通過將不同的模塊進行優化組合，完成了鉆削、車削、磨削、滾齒、激光熱處理以及銑削等多種工序，從而使得復雜零件的全部加工得以實現。由此可知，采用模塊化系列產品設計方案，能夠實現一機代替多機，大大減少了生產過程中機床的數量，從而大大減少了生產的成本和能源、資源的消耗，取得了較好的經濟效益。同時，這也完成了完整的低碳生產流程，實現了低碳化，取得了較好的環境效益。
2.3生態化的設計
生態化設計是指在保證機械產品使用功能性能和可靠性的基礎上，最大化地減少能源、資源消耗或浪費以及對生態環境的破壞的一種優化設計方式。目前，生態化設計所涉及的領域相當廣泛，基本上涉及了所有的行業和產業，如機械、交通、能源、化工、資源、電子以及建筑等行業。在機械產品設計過程中，在對材料進行選擇時應對以下兩點內容進行考慮：一是，優先選擇可再生、可循環利用以及可生物降解且以節約能源、資源和綠色環保為前提的材料，以此來提高能源、資源的利用效率；二是，盡可能地避免選用污染多、有毒、有害、有輻射特性以及能耗高的材料，以此來保護生態環境。一般情況下，機械制造在生產的過程中必然會產生大量的廢氣、廢水以及廢渣等污染物。這不僅對生態環境造成較大的破壞，而且還嚴重危害到操作者的身體健康。因此，機械制造企業應盡可能地將生態設計應用到產品設計中去，并選用環境污染少、經濟效益好、能源利用率與生產效率高以及科技含量高的新工藝和新技術。加之，廢品回收對于節約資源和環境保護而言，具有重要的意義。故而，在對機械產品進行設計時，還必須充分考慮產品報廢后的回收與再利用問題，以此來實現能源、資源的可重復利用，從而最終實現經濟的可持續發展。
3結束語
綜上所述，隨著社會經濟的快速發展，能源供需矛盾日益突出的同時，生態環境也遭受到了前所未有的破壞。因此，在機械制造行業提倡和推行低碳制造技術，有著非常重要的意義。為了真正地落實低碳制造的目標，機械制造行業必須以低碳制造理論取代傳統的機械制造理論，并采取行之有效的策略進行低碳改進。同時，這還需要進一步對機械制造中的低碳制造理論及其技術的應用進行探討。
作者：陳剛單位：嘉興職業技術學院
